Chaos w służbie robotom

Chaos w służbie robotom

W Japonii został pomyślnie przetestowany nowy system sterowania ruchem robotów kroczących, w którym zasadniczą rolę odgrywa teoria chaosu. Naukowcy odpowiedzialni za osiągnięcie twierdzą, że to wydarzenie, może nas przybliżyć do zrozumienia, w jaki sposób ludzie i zwierzęta uczą się poruszać.

Standardowe roboty kontrolują swój zmysł ruchu poprzez skomplikowane programy komputerowe albo używając tak zwanych algorytmów genetycznych, pozwalających rozwijać proces prawidłowego poruszania się i ewolucji. Obie te technik są bardzo czasochłonne i wymagają dużej mocy obliczeniowej. Robotyk Yasuo Kuniyoshi i jego kolega Shinsuke Suzuki zastanawiali się czy proces poprawnego poruszania się może być wygenerowany przez systemy nieuporządkowane.

Poprzez pojecie systemów nieuporządkowanych (inaczej chaotycznych) należy rozumieć układy, w których niewielki impuls ulega tak gwałtownemu wzmocnieniu, iż układ reaguje w sposób niemożliwy do przewidzenia. Tego typu zjawiska są przyczyną niezliczonej ilości zjawisk (np. pogodowych czy zachowania się rynku finansowego). Naukowcy z Uniwersytetu w Tokio zauważyli, że pogoda – opisywana za pomocą rachunku prawdopodobieństwa, jest w stanie wytworzyć wyraźne szablony, takie jak huragany i fronty pogodowe. Podobne mechanizmy mogą leżeć u podstaw wzorców ruchowych związanych z prawidłowym poruszaniem się. „My, i zwierzęta, umiemy poruszać się w różnych okolicznościach, bez konieczności przechodzenia przez tysiące procedur prób i błędów, tak jak czyni to oprogramowanie dzisiejszych robotów”, mówi Kuniyoshi.

By przetestować swój pomysł, Kuniyoshi i Suzuki zainicjowali komputerową symulacje dwunastonożnego urządzenia, którego nogi były kontrolowane poprzez nieuporządkowaną funkcje matematyczną. Pierwotnie funkcja została zainicjowana za pomocą dwunastu parametrów wybranych losowo. Następnie funkcja odbywał się to już przy pomocy sygnałów z czujników umieszczonych na każdej z nóg.

Podczas symulacji okazało się, że pewne kombinacje parametrów początkowych powodują gwałtowny ruch odnóży robota, co dawało efekt chodzenia w miejscu. Natomiast, kiedy naukowcy wyróżnili sygnały pochodzące z odnóży znajdującej się po jednej stronie robota (nadając im wagi o określonej wartości), okazało się, że cztery z pośród dwunastu nóg uniosły się, pozwalając by przednie i tylnie nogi zadecydowały o kierunku ruchu, robot popędził naprzód. Symulacyjny robot był w stanie pokonywać przeszkody znajdujące się na jego drodze. Po napotkaniu pierwszej przeszkody, po paru sekundach wycofywania się, sposób lokomocji robota uległ zmianie, co sprawiło, że przepełzał obok każdej następnej przeszkody. Mimo że była to tylko symulacja, oprogramowanie naśladowało zachowanie robota w zadowalający sposób. Kuniyoshi jest pewien, że sztuczka zadziała również w prawdziwym robocie.

Zdumiewające jest to, że robot okazał zdolności ruchowe bez użycia któregokolwiek z konwencjonalnych sposobów programowania. Jego zachowania były znacznie bardziej dynamiczne w stosunku do tych, które prezentują algorytmy genetyczne. Kuniyoshi sugeruje, iż jego chaotyczne podejście może znaleźć odpowiednik w metodzie, jaką posługują się organizmy biologiczne podczas nauki ruchu.